JP3788048B2 - Accumulated fuel injection system - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は,ディーゼルエンジン,直噴式ガソリンエンジン等のエンジンに適用される蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンの燃料噴射装置として、コモンレールに貯溜された燃料を複数のインジェクタに供給し、燃料の一部を作動流体として利用してインジェクタを作動させると共に、かかる各インジェクタの作動によってコモンレールから供給された燃料を、インジェクタの先端に形成された噴孔からエンジンの燃焼室に噴射する型式のコモンレール式と呼称されている蓄圧式燃料噴射装置、或いは作動流体をエンジンオイルとし、オイルポンプによって加圧されたエンジンオイルを高圧オイルマニホルドに蓄圧し、高圧オイルマニホルドから制御弁を通じてインジェクタに供給した高圧オイルによって増圧ピストンを作動し、増圧ピストンによって増圧室内に導入した燃料を増圧してインジェクタから噴射するオイル作動型の燃料噴射装置のような蓄圧式燃料噴射装置が知られている。
【0003】
図6には,上記の蓄圧式燃料噴射装置のうち,コモンレール式燃料噴射装置の一例が概略化されて示されている。燃料タンク54からフィルタ55を経てフィードポンプ56によって吸い上げられて所定の吸入圧力に加圧された燃料は,燃料管57を通じて高圧燃料ポンプ58に送られる。高圧燃料ポンプ58は,例えばエンジンによって駆動される,所謂,プランジャ式のサプライポンプであり,燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧し,昇圧された燃料を燃料管59を通じてコモンレール52に供給する。コモンレール52に所定圧力に昇圧した状態で貯溜された燃料は,コモンレール52からそれぞれ燃料供給管53を通じて,複数のインジェクタ51に供給される。図示のエンジンは,6気筒エンジンであり,6つの気筒(図示せず)には,それぞれの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ51が配設されている。なお,エンジンは,図示の6気筒に限らず,4気筒でもよいことは明らかである。
【0004】
高圧燃料ポンプ58からリリーフされた燃料は,戻し管60を通じて燃料タンク54に戻される。また,燃料管59からインジェクタ51に供給された燃料のうち,燃焼室への噴射に費やされなかった燃料は,戻し管61を通じて燃料タンク54に戻される。コントローラ62には,各種のセンサ,即ち,エンジン回転数を検出するクランク角度センサ,エンジン負荷を代表するものとしてのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ,高圧燃料の温度を検出する燃料温度センサ等の各種センサからの信号が入力される。その他のエンジンの運転状態を検出するセンサとしては,吸気管内圧力を検出する吸気管内圧力センサ,冷却水温度を検出する水温センサ等がある。また,コントローラ62には,コモンレール52に設けられている圧力センサ63が検出したコモンレール52内の燃料圧力(以下,コモンレール圧力という)の検出信号が送られる。
【0005】
コントローラ62は,これらの信号に基づいて,エンジン出力がその運転状態に即した最適なものになるように,例えば,燃料が最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって対応する燃焼室に噴射されるように,燃料の噴射時期や噴射量を含む噴射条件を定め,その噴射条件に従って燃料噴射を制御する。インジェクタ51から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール圧力に略等しい。燃料噴射量は,噴射期間と噴射圧力とによって決定されるが,噴射圧力は,流量制御弁64によって制御されるコモンレール52への高圧燃料の送出し量によって制御される。インジェクタ51からの燃料の噴射でコモンレール52内の燃料が消費された場合や,燃料噴射量を変更する場合には,コントローラ62は,コモンレール圧力が所定の圧力となるように,流量制御弁64を制御して高圧燃料ポンプ58からコモンレール52への燃料の送出し量を制御する。なお,エンジンの運転状態がコモンレールの内圧の減圧要求状態であるとき,コモンレールの内圧を所望の減圧された圧力に早期に移行するため,高圧プレッシャレギュレータを電磁的に開状態にし,コモンレールの内圧の高圧燃料の一部を強制的に低圧側に開放するように構成したものが特開平10−54318号公報に開示されている。
【0006】
従来のコモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール圧力を下降させるためには、インジェクタ51から燃焼室への燃料の噴射又は圧力制御室からの動的リークで燃料を消費するか、インジェクタからの静的リークによって燃料を消費する以外に手段がない。燃料噴射条件が急激に変化する遷移状態の場合には、目標のコモンレール圧力への追従性が十分でなく、コモンレール圧力が下降しきらないか、又は下降するにしても時間がかり過ぎるという現象が発生する。そのため、図5の(a)に示すコモンレール圧力のグラフ、(b)に示す圧力偏差のグラフ及び(c)のNOxの発生率のグラフに見られるように、圧力下降の遅れによって、NOxが増加するという問題がある。即ち、(a)に示すコモンレール圧力がCに示すように降下が遅れると、圧力偏差のグラフ(b)に示すように、圧力調節の遅れEが表れる。そのために燃料噴射圧力が高く、NOxの発生率のグラフ(c)において、時間領域においてグラフHに示すように、NOxの発生率が高くなっている。なおグラフ(d)は、スモーク排出量を示すグラフである。
【0007】
そこで,図6において,コモンレール52と戻し管61とをリーク路66によって接続し,リーク路66に圧力逃がし弁67を配設することが提案されている。圧力逃がし弁67は,例えば,図7に示すようなソレノイド68を有する電磁弁から構成されている。高圧流体の流入路69は流入側ピース70の流入通路71と連通している。圧力逃がし弁67によって逃がされた高圧流体は,流出側部材73の流出路74を通じて逃がされる。アーマチュア75の先端には,弁体76が設けられている。アーマチュア75は,ばね77によって,弁体76が流入側ピース70の流入通路71の出口側開口部72を一定の力で塞ぐように付勢されている。ソレノイド68の励磁によって,ばね77の力に抗してアーマチュア75を吸引すると,弁体76が流入通路71の出口側開口部72を開放し,コモンレール52内の高圧流体の圧力を逃がすことができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このような圧力逃がし弁67の構造では,コモンレール圧力が例えば200MPa以上に高くなると,圧力逃がし弁67が非作動状態であっても,静的リーク量が増大するため,高いコモンレール圧力が必要なときに,コモンレール圧力が上昇しないという現象が生じる。そこで,コモンレール圧力が高圧になっても,シール特性を維持して,圧力逃がし弁からの静的リークを無くす点で解決すべき課題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は,上記課題を解決することであり,コモンレール圧力の迅速な低下を確保するのにコモンレール圧力を逃がす圧力逃がし弁を設け,コモンレール圧力が高圧になったときの圧力逃がし弁からの静的リークを無くして,エンジン性能の向上と排気ガス特性の改善とに必要なコモンレール圧力の高圧化に対処し得る蓄圧式燃料噴射装置を提供することである。
【0010】
この発明は、ポンプから送り出される作動流体を貯溜する蓄圧室、前記蓄圧室から供給される作動流体の圧力作用に基づいて作動して燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタ、エンジンの運転状態を検出する検出手段、前記検出手段からの検出信号に応じて前記インジェクタからの燃料噴射を制御するコントローラ、及び前記蓄圧室内の作動流体圧力を逃がす圧力逃がし弁を備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、前記コントローラは、前記検出信号に基づいて前記蓄圧室における作動流体の圧力を減圧するための減圧指令信号を出力するものであり、前記圧力逃がし弁は、閉弁状態では前記蓄圧室に貯溜された作動流体の圧力作用によって閉弁方向に付勢されるセルフシール構造に構成されていると共に、前記減圧指令信号に応答して作動するアクチュエータによって開弁して前記蓄圧室における作動流体圧力を減圧するものである蓄圧式燃料噴射装置において、前記圧力逃がし弁は、前記蓄圧室内の燃料を排出する排出路に備わるスロート部を貫通して前記排出路の前記蓄圧室側に延びた弁ステム部と、前記弁ステム部の先端に一体化されて設けられ且つ閉弁状態で前記スロート部の入口側開口部に形成された弁シートに対して接触する弁フェースを有する弁体部とから成る弁部材を有し、前記弁シート又は前記弁フェースのいずれか一方に圧力キャンセル用の凹部が形成されており、該凹部は、前記弁シート又は前記弁フェースに形成された環状溝と該環状溝から放射状に延びて前記蓄圧室内の燃料を排出する排出路に連通する放射状溝とから構成されていると共に、前記弁部材は、補強プレートによって前記弁ステム部の端部に前記弁体部をレーザー溶接によって固着されていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【0011】
この発明による蓄圧式燃料噴射装置においては,例えば,高負荷運転から急激に低負荷運転へ移行する場合のように,蓄圧室における作動流体の圧力を減圧すべき場合には,そうしたエンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に基づいて,コントローラは,蓄圧室における作動流体の圧力を減圧するための減圧指令信号に出力する。圧力逃がし弁は,その減圧指令信号に基づいて作動するアクチュエータによって開弁して,蓄圧室における作動流体圧力を逃がし,蓄圧室の燃料圧力を減圧する。高負荷運転のように蓄圧室における圧力を高圧力にする場合には,逃がし弁は閉弁状態となる。逃がし弁は,閉弁状態では蓄圧室に貯溜された作動流体の圧力作用によって閉弁方向に付勢されるセルフシール構造に構成されているので,蓄圧室からの静的リークが確実に防止される。
【0012】
前記圧力逃がし弁は、前記蓄圧室内の燃料を排出する排出路に備わるスロート部を貫通して前記排出路の前記蓄圧室側に延びた弁ステム部と、前記弁ステム部の先端に一体化されて設けられ且つ閉弁状態で前記スロート部の入口側開口部に形成された弁シートに対して接触する弁フェースを有する弁体部とから成る弁部材を有している。弁ステム部と弁体部とは、当初、それぞれ別体で成形するようにしたので、径が小さくてしかも精度のよいものを得ることができ、それゆえ、弁ステム部と弁体部とを結合した弁部材は燃料圧を受ける部分の面積が小さくなる。従って、開弁時に弁部材を押し出すときの開弁作動力が小さくなる。
また、前記弁シート又は前記弁フェースのいずれか一方には圧力キャンセル用の凹部が形成されている。圧力キャンセル用の凹部とは、コモンレール内の圧力が導入される凹部である。凹部を形成することにより、凹部に導入された燃料圧力が受圧面からの押圧力を打ち消すように作用するので、開弁時に弁部材を押し出す時の開弁動作力が小さくなる。
また、前記凹部は、前記弁シート又は前記弁フェースに形成された環状溝と前記環状溝から放射状に延びて前記蓄圧室内の燃料を排出する排出路に連通する放射状溝とから構成されている。前記凹部を弁体部の弁フェース面に形成する場合には、前記凹部は前記弁フェースに形成された環状溝と前記環状溝から放射状に延びて前記蓄圧室内の燃料を排出する排出路に連通する放射状溝とから構成されている。凹部は必ずしも溝状である必要はないが、このような形状の溝にすれば、弁体部の弁シートに対する座りが安定し、弁シート等の偏摩耗を防止することができる。
また,前記弁部材は補強プレートによって前記弁ステム部の端部に前記弁体部をレーザー溶接によって固着されている。弁体部は中心孔を有しており,中心孔に弁ステム部の先端部を嵌合し,弁ステム部の先端面と弁体部における弁シートの反対側端面とに補強プレートを当て,弁ステム部,弁本体及び補強プレートをレーザー溶接にて一体化するのが好ましい。補強プレートは弁体部や弁ステム部にクラックが発生するのを防止する。
【0016】
前記蓄圧式燃料噴射装置は,前記作動流体を前記ポンプとしての高圧燃料ポンプから送り出される燃料とし,前記蓄圧室を燃料を貯溜するコモンレールとしたコモンレール式燃料噴射装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下,図1〜図5を参照して,この発明の実施例を説明する。図1はこの発明による蓄圧式燃料噴射装置に用いられる圧力逃がし弁の一実施例を示す断面図,図2は図1に示す圧力逃がし弁の要部拡大断面図,図3は圧力逃がし弁の弁体部を示す平面図,図4は図3のA−A線で示す面で切断した断面図,図5はこの発明による蓄圧式燃料噴射装置の作動状態を説明するグラフである。なお,図4においては,弁体の周囲の構造が想像線で示されている。この発明による蓄圧式燃料噴射装置は,全体構成としては,図6に示されたものを用いることができるので,圧力逃がし弁の構造以外については,再度の説明を省略する。
【0018】
図1を参照すると、この蓄圧式燃料噴射装置に用いられる圧力逃がし弁1は、その本体2の一端部に形成された雄ねじ部3を、コモンレール52のベース42に設けたねじ穴部43に螺合し、更に、雄ねじ部3の先端部に形成されたテーパ部4をねじ穴部43の奥部に形成されたテーパ孔部44に液密に当接させることにより、コモンレール52に対して密封状態に取り付けられる。圧力逃がし弁1の本体2には、高圧燃料を排出する排出路5が形成されており、排出路5は、コモンレール52に形成されている高圧燃料溜まり室45に接続している。
【0019】
本体2には軸心に沿って中空穴6が形成されている。中空穴6には,後述する排出路5の開閉を行うための圧力逃がし弁1の主要な弁構造が形成される制御ブロック7と,制御ブロック7を押さえ込む押さえブロック8とが配置されている。圧力逃がし弁1を作動させるアクチュエータは,電磁ソレノイド10から構成される電磁アクチュエータ9であり,電磁ソレノイド10はソレノイドブロック12によって固定キャップ11に取り付けられており,固定キャップ11を本体2の外周にねじ込むことにより,制御ブロック7と押さえブロック8とは,ソレノイドブロック12によって中空穴6内に押さえられた状態で本体2内に取り付けられている。電磁ソレノイド10は,コントローラ62からの制御信号を受けて図1の左方に向けて作動し,圧力逃がし弁1を開く方向に駆動する。
【0020】
電磁ソレノイド10のプランジャ13の動きは制御部材14に伝達される。制御部材14は,制御ブロック14との間に介装された戻しばね15によって復帰方向に付勢されており,電磁ソレノイド10が消磁されたときに,制御部材14を非作動位置に復帰させて,圧力逃がし弁1を閉弁状態とする。また,電磁ソレノイド10が励磁されたときには,制御部材14は,戻しばね15の付勢力に抗して作動位置に移動され,圧力逃がし弁1を開弁状態に移行させる。制御部材14は,電磁ソレノイド10の作動により,高速で軸方向の往復動を繰り返すことができる。本体2の外周には,固定キャップ11によって排出路部材16が挟込み状態で取り付けられている。排出路部材16には,コモンレール52側の排出路5と圧力逃がし弁1を通じて連通可能な排出路17が形成されている。
【0021】
図2は,圧力逃がし弁1の制御ブロック7,制御部材14,及び弁部材25の詳細を示す拡大図である。制御ブロック7には,一側において,コモンレール52側の排出路5と連通する小径の弁入口部20が形成されており,他側において,戻しばね15の一端部を収容する大径のばね収容部21,制御部材14の一端部を摺動自在に案内する中径の制御部材案内部22,及び後述する圧力逃がし弁1の弁ステム26のヘッド部27が収容される小径の弁出口23が形成されている。弁入口部20と弁出口部23とは,最小径のスロート部24によって連通されている。
【0022】
圧力逃がし弁1の弁構造部は,制御部材14に当接するヘッド部27を有する弁ステム26と,弁ステム26の端部にレーザー溶接にて結合された弁体28とからなる。弁ステム26はこの発明の弁ステム部を構成し,弁体28はこの発明の弁体部を構成している。ばね収容部21に収容されている戻しばね15は,圧縮状態で介装されているので,常に制御部材14に対して弁ステム26から離れる方向に付勢する力を与えている。即ち,戻しばね15は圧力逃がし弁1を閉弁方向に付勢している。径方向に伸びる排出路18が,制御部材案内部22に対して開口するように形成されており,排出路18は,本体2に径方向に形成された排出路19を通じて排出路17と接続している。排出路5,17,18,19及びスロート部24は,リーク路38を構成している。
【0023】
弁ステム26は,制御部材14に形成されているスロート孔24を僅かな間隙を残して挿通し且つ弁入口部20内に延びている。弁ステム26の端部には弁入口部20とスロート部24との連通を遮断することで開弁可能な弁体28が設けられている。弁体28には,図3及び図4に示すように,中心孔29が形成され,中心孔29の中程にはテーパ面からなる段部30が形成されている。弁ステム26と弁体28はそれぞれ別体で製作される。弁ステム26と弁体28の中心孔29に嵌合すると,段部30と弁ステム26の細径部が係合して位置決めがなされ,弁体28の下端面31と弁ステム26の下端面32(図4の想像線で示す)とが面一になるように構成されている。弁部材25は,弁体28の下端面31と弁体28を貫通配置される弁ステム26の下端面32とに補強プレート33を当ててレーザー溶接で一体化されている。補強プレート33は高圧に晒される弁体28や弁ステム26にクラックが発生するのを防止する機能を果たす。また,弁ステム26と弁体28はそれぞれ別体で製作されるので,弁ステム26及び弁体28の径を小さくすることができる。従って,弁部材25自体が小型化するので,弁部材25に作用する燃料圧は小さいものとなる。
【0024】
弁体28は,円柱状部分36の上端に円錐状からなるテーパ面である弁フェース39を有している。弁フェース39は,スロート部24の弁入口部20側の開口に形成された円錐状の凹面をなす弁シート40に対して,丁度嵌まり合う形状を有している。したがって,電磁ソレノイド10が消磁されて制御部材14が戻しばね15によって復帰位置に付勢されている状態では,弁体28は,コモンレール52の高い燃料圧力によって閉弁方向に付勢される。即ち,圧力逃がし弁1は,閉弁状態ではコモンレール52に貯溜された高圧燃料の圧力作用によって閉弁方向に付勢されるセルフシール構造に構成されている。弁フェース39には,図3及び図4に示すように,中心孔29と同心円状に環状溝34が形成されており,環状溝34から放射状に外向きに等角度で放射状溝35が形成されている。即ち,放射状溝35は点対称となるように形成されている。放射状溝35は環状溝34と弁入口部20とを連通し,弁入口部20内,即ち,コモンレール52内の燃料圧を環状溝34に導くことができる。環状溝34に導入された燃料圧は弁体28に対して弁体28を押し下げようとする力として作用し,弁体28を弁シート40に押し付ける力をキャンセルするように作用する。従って,開弁時に弁体28を押し下げる力は小さくて済み,小型のアクチュエータでも十分機能を果たすことができる。
【0025】
電磁ソレノイド10が非通電時即ち非駆動時には,弁部材25は戻しばね15が与えるばね力によって閉じた状態となり,この状態では,弁体28の弁フェース39は,弁シート40に対して面接触状態に着座してリーク路38を閉じている。電磁ソレノイド10が励磁されると,弁部材25の弁ステム26は戻しばね15のばね力に打ち勝って図1及び図2において左方に押される。このとき,弁体28の弁フェース39は弁シート40から離れてリーク路38の弁入口部20側の開口を開くので,燃料の流れが生じ,コモンレール52内の燃料圧力はスロート部24と弁ステム26との間隙を通って,排出路18,19を経て排出路17に解放される。
【0026】
この実施例は、上記のように構成されており、次のように作動する。電磁ソレノイド10が励磁されていないときは、戻しばね15は制御部材14を図において右方に付勢している。弁入口部20に作用するコモンレール52側の高圧の燃料圧力は、弁体28に作用してその弁フェース39を弁シート40に押圧させているので、弁部材25は、コモンレール52の燃料圧力が高ければ高いほどシール力が強くなるセルフシールの状態で、リーク路38を閉じている。この状態では、コモンレール52からの高圧燃料は、弁入口部20からスロート部24に流れることができず、コモンレール52の静的リークを阻止することができる。したがって、エンジンの運転状態に応じてコモンレール52の圧力について増圧要求がある場合にも、コモンレール52の圧力を急速に上昇させることができる。
エンジンの運転状態に応じてコモンレール圧力に減圧要求がなされると、コントローラ62は電磁ソレノイド10を励磁し、図2に示されているように制御部材14は、制御部材案内部22の左端に当接するまで戻しばね15に抗して図2において左方に押される。制御部材14は、弁部材25の弁ステム26を、弁入口部20における燃料圧力に基づく閉弁力に抗して左方に押し、弁体28の弁フェース39を弁シート40から離脱させる。したがって、圧力逃がし弁1は開弁し、コモンレール52内の高圧燃料は、弁入口部20から弁スロート部24、弁出口部23、排出路18、19を経て、圧力逃がし弁1の外部に排出され、コモンレール圧力は急速に減圧する。
【0027】
図5(a)はコモンレール圧力の時間変化を、同(b)は目標コモンレール圧力との偏差の時間変化を、同(c)は排気ガス中のNOxの発生率の時間変化を、更に同(d)はスモークの排出量を表している。この発明によれば、圧力逃がし弁1が備えられているので、エンジンの運転状態がコモンレールの減圧要求状態であるときには、図5(a)においてBで示すように、圧力逃がし弁1が備えられていないCで示す場合と比較して、コモンレール圧力の低下の遅れを防止し、且つコモンレール圧力の変動を少なくすることができる。また、同(b)に示す目標コモンレール圧力との偏差で見ると、圧力逃がし弁1が設けられるこの発明によれば、Dで示すように圧力の偏差に大きな変化はみられないが、圧力逃がし弁1が設けられないと、EやFで示すように圧力変動が生じる。また、同(c)のNOxの発生率で示すように、時間間隔Iの範囲内において、圧力逃がし弁1が備えられている場合(Gで示す)には、圧力逃がし弁1が備えられていない場合(Hで示す)と比較して、NOxの発生を約17%の低下させることができる。
【0028】
また,この蓄圧式燃料噴射装置によれば,弁フェース39には,中心孔29と同心円状に環状溝34が形成され,且つ環状溝34から放射状に外向きに放射状溝55が形成されているので,弁入口部20内の燃料圧を環状溝34に導くことができ,環状溝34に導入された燃料圧によって弁体28は開弁方向の力を受けるので,従来のものに比べて小さな力で圧力逃がし弁1を開くことができる。従って,小型の電磁ソレノイド10を採用することができるだけでなく,電磁ソレノイド10で消費される電力も少なくて済む。
【0029】
上記実施例では,弁部材25の弁ステム26と弁体28を補強プレート33を介してレーザー溶接することにより一体化する例について示したが,必ずしもレーザー溶接による必要はなく,例えば,弁ステム26を弁体28に圧入し,弁ステム26の先端をかしめるようにして一体化することも可能である。また,上記実施例では,開弁作動用のアクチュエータ9として電磁ソレノイド10を例に挙げて説明したが,圧電素子等の他の手段を用いてもよい。
【0030】
以上,この蓄圧式燃料噴射装置は,コモンレール式燃料噴射装置として説明したが,作動流体をポンプとしての高圧オイルポンプから送り出されるオイルとし,蓄圧部をオイルを貯溜する高圧オイルマニホルドとしたオイル作動式燃料噴射装置に適用してもよいことは明らかである。
【0031】
【発明の効果】
この発明による蓄圧式燃料噴射装置は,上記のように構成されているので,コモンレール内の燃料圧力が高ければ高いほど,その燃料圧力は強く圧力逃がし弁を閉じる閉弁力として利用され,その結果,圧力逃がし弁を通じての燃料のリークを回避することができ,高圧燃料ポンプに無駄な仕事の負担をかけることがなくなり,コモンレール圧力を早期に上昇させることができる。また,弁フェースの弁シートに対する接触は面接触であるので,面圧を適正な値に設定することができ,弁シートの摩耗を回避することができる。圧力逃がし弁をポペット弁とし,弁シートをポペット弁の弁体部が当接するテーパ状凹面から構成すると,圧力逃がし弁は,燃料の乱流流れが生じても,テーパ面同士の嵌合により安定して速やかに作動するとともに,閉弁状態では弁フェースと弁シートの間に十分なシールを得て,燃料のリークを防止することができる。
【0032】
また,弁ステム部と弁体部とはそれぞれ別体で成形されているので,細くて精度のよい弁ステム部及び弁体部を得ることができ,それゆえ,弁ステム部と弁体部とを結合して製作した弁部材は燃料圧を受ける部分の面積が小さくなる。従って,開弁時に圧力逃がし弁の開弁作動力は小さくて済むので,小型のアクチュエータを使用することができるようになるとともに,消費電力も少なくて済む。
【0033】
また、特に弁体部に燃料圧を導入するための凹部形成されているので、凹部に導入された燃料圧力が圧力逃がし弁を閉じる方向の力をキャンセルするように作用することとなり、開弁作動力は一層小さくて済むという利点がある。また、前記凹部は弁フェースに形成した環状溝と該環状溝から放射状に外向きに延びて蓄圧室内の燃料を排出する排出路に連通する放射状溝とから構成されているので、弁体部の弁シートに対する座りが安定し、弁シート等の偏摩耗を防止することができるという利点がある。また、弁ステム部と弁体部とを一体化する際に、補強プレートを介して弁ステム部と弁体部とをレーザー溶接にて一体化すれば、補強プレートによって弁体部及び弁ステム部にクラックが発生するのを防止することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による蓄圧式燃料噴射装置に用いられる圧力逃がし弁の一実施例を示す断面図である。
【図2】図1に示す圧力逃がし弁の要部拡大断面図である。
【図3】図1に示す圧力逃がし弁の弁体部を示す平面図である。
【図4】図3のA−A線で示す面で切断した断面図である。
【図5】この発明による蓄圧式燃料噴射装置の作動状態を説明するグラフである。
【図6】従来の蓄圧式燃料噴射装置を示す概図である。
【図7】従来の蓄圧式燃料噴射装置に用いられる圧力逃がし弁の断面図である。
【符号の説明】
1 圧力逃がし弁
2 本体
5 排出路
7 制御ブロック
9 アクチュエータ
10 電磁ソレノイド
13 プランジャ
14 制御部材
15 戻しばね
20 弁入口部
23 弁出口部
24 スロート部
25 弁部材
26 弁ステム
28 弁体
29 中心孔
31 下端面
32 下端面
33 補強プレート
34 環状溝(凹部)
35 放射状溝(凹部)
38 リーク路
39 弁フェース
40 弁シート
51 インジェクタ
52 コモンレール
58 高圧燃料ポンプ
62 コントローラ
63 圧力センサ
66 リーク路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure accumulation type fuel injection device applied to engines such as diesel engines and direct injection gasoline engines.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, as a fuel injection device for an engine, fuel stored in a common rail is supplied to a plurality of injectors, and a part of the fuel is used as a working fluid to operate the injectors. Type of common rail that injects fuel into the combustion chamber of the engine from the nozzle hole formed at the tip of the injectorAccumulation type calledThe fuel injection device or the working fluid is engine oil, the engine oil pressurized by the oil pump is accumulated in the high pressure oil manifold, the pressure increasing piston is operated by the high pressure oil supplied from the high pressure oil manifold to the injector through the control valve, 2. Description of the Related Art A pressure accumulation type fuel injection device such as an oil-actuated fuel injection device that boosts fuel introduced into a pressure increasing chamber by a pressure increasing piston and injects the fuel from an injector is known.
[0003]
FIG. 6 schematically shows an example of a common rail fuel injection device among the above-described accumulator fuel injection devices. The fuel sucked up by the feed pump 56 from the fuel tank 54 through the filter 55 and pressurized to a predetermined suction pressure is sent to the high-pressure fuel pump 58 through the fuel pipe 57. The high-pressure fuel pump 58 is a so-called plunger-type supply pump that is driven by an engine, for example. Supply. The fuel stored in the common rail 52 while being pressurized to a predetermined pressure is supplied from the common rail 52 to the plurality of injectors 51 through the fuel supply pipes 53. The illustrated engine is a six-cylinder engine, and injectors 51 for injecting fuel into respective combustion chambers are arranged in six cylinders (not shown). Obviously, the engine is not limited to the six cylinders shown, but may be four cylinders.
[0004]
The fuel relieved from the high-pressure fuel pump 58 is returned to the fuel tank 54 through the return pipe 60. Of the fuel supplied from the fuel pipe 59 to the injector 51, the fuel that has not been spent for injection into the combustion chamber is returned to the fuel tank 54 through the return pipe 61. The controller 62 includes various sensors, that is, a crank angle sensor that detects the engine speed, an accelerator opening sensor that detects an accelerator opening that represents the engine load, and a fuel temperature sensor that detects the temperature of the high-pressure fuel. Signals from various sensors such as are input. Other sensors that detect the operating state of the engine include an intake pipe pressure sensor that detects the intake pipe pressure, and a water temperature sensor that detects the coolant temperature. Further, a detection signal of the fuel pressure in the common rail 52 (hereinafter referred to as common rail pressure) detected by the pressure sensor 63 provided on the common rail 52 is sent to the controller 62.
[0005]
Based on these signals, the controller 62, for example, injects fuel into the corresponding combustion chamber with the optimal fuel injection amount at the optimal injection timing so that the engine output becomes optimal in accordance with the operating state. Thus, the injection conditions including the fuel injection timing and the injection amount are determined, and the fuel injection is controlled according to the injection conditions. The injection pressure of the fuel injected from the injector 51 is substantially equal to the common rail pressure. The fuel injection amount is determined by the injection period and the injection pressure, and the injection pressure is controlled by the amount of high-pressure fuel delivered to the common rail 52 controlled by the flow control valve 64. When the fuel in the common rail 52 is consumed by the fuel injection from the injector 51, or when the fuel injection amount is changed, the controller 62 controls the flow control valve 64 so that the common rail pressure becomes a predetermined pressure. The amount of fuel delivered from the high-pressure fuel pump 58 to the common rail 52 is controlled. When the engine operating state is the common rail internal pressure reduction request state, in order to quickly shift the common rail internal pressure to the desired reduced pressure, the high-pressure pressure regulator is electromagnetically opened to reduce the common rail internal pressure. Japanese Patent Laid-Open No. 10-54318 discloses a configuration in which a part of high-pressure fuel is forcibly opened to the low-pressure side.
[0006]
  In the conventional common rail type fuel injection device, in order to lower the common rail pressure, fuel is consumed by injection of fuel from the injector 51 into the combustion chamber or dynamic leakage from the pressure control chamber, or static leakage from the injector. Consumes fuel byBecauseThere is no means outside. In a transition state where the fuel injection conditions change abruptly, the target common rail pressure is not sufficiently trackable, and the common rail pressure does not decrease completely, or even if it decreases, it takes too much time. To do. Therefore, as shown in the common rail pressure graph shown in FIG. 5A, the pressure deviation graph shown in FIG. 5B, and the NOx generation rate graph shown in FIG. There is a problem of doing. That is, when the drop of the common rail pressure shown in (a) is delayed as shown in C, a pressure adjustment delay E appears as shown in the pressure deviation graph (b). Therefore, the fuel injection pressure is high, and in the graph (c) of the NOx generation rate, the time domainIAs shown in graph H, the NOx generation rate is high. Graph (d) is a graph showing the smoke discharge amount.
[0007]
Therefore, in FIG. 6, it has been proposed to connect the common rail 52 and the return pipe 61 by a leak path 66 and to arrange a pressure relief valve 67 in the leak path 66. The pressure relief valve 67 is composed of, for example, an electromagnetic valve having a solenoid 68 as shown in FIG. The high-pressure fluid inflow passage 69 communicates with the inflow passage 71 of the inflow side piece 70. The high-pressure fluid released by the pressure relief valve 67 is released through the outflow path 74 of the outflow side member 73. A valve body 76 is provided at the tip of the armature 75. The armature 75 is urged by a spring 77 so that the valve body 76 closes the outlet side opening 72 of the inflow passage 71 of the inflow side piece 70 with a constant force. When the armature 75 is attracted against the force of the spring 77 by the excitation of the solenoid 68, the valve body 76 opens the outlet side opening 72 of the inflow passage 71, and the pressure of the high-pressure fluid in the common rail 52 can be released. .
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In such a structure of the pressure relief valve 67, when the common rail pressure is increased to, for example, 200 MPa or more, the amount of static leakage increases even when the pressure relief valve 67 is not in operation. The common rail pressure does not increase. Therefore, there is a problem to be solved in that the static leakage from the pressure relief valve is eliminated while maintaining the sealing characteristics even when the common rail pressure becomes high.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem. A pressure relief valve for releasing the common rail pressure is provided to ensure a rapid decrease in the common rail pressure, and the pressure relief valve when the common rail pressure becomes high is provided. An object of the present invention is to provide an accumulator type fuel injection device capable of dealing with a high common rail pressure required for improving engine performance and exhaust gas characteristics by eliminating static leakage.
[0010]
  The present invention detects an operating state of an engine for accumulating a working fluid sent from a pump, an injector that operates based on a pressure action of the working fluid supplied from the accumulating chamber, and injects fuel into a combustion chamber. A pressure accumulating fuel injection device comprising: a detecting means; a controller for controlling fuel injection from the injector in response to a detection signal from the detecting means; and a pressure relief valve for releasing the working fluid pressure in the pressure accumulating chamber, The controller outputs a pressure reducing command signal for reducing the pressure of the working fluid in the pressure accumulating chamber based on the detection signal, and the pressure relief valve is an operation stored in the pressure accumulating chamber in a closed state. The self-seal structure is energized in the valve closing direction by the pressure action of the fluid, and operates in response to the pressure reducing command signal. In the pressure accumulation type fuel injection device that opens the valve by an actuator and depressurizes the working fluid pressure in the pressure accumulation chamber, the pressure relief valve passes through a throat portion provided in a discharge path for discharging fuel in the pressure accumulation chamber. A valve stem portion extending to the pressure accumulating chamber side of the discharge passage, and a valve seat provided integrally with the tip of the valve stem portion and formed in the inlet side opening of the throat portion in a closed state A valve member comprising a valve body portion having a valve face that is in contact with each other, and a concave portion for pressure cancellation is formed on either the valve seat or the valve face, An annular groove formed in the valve face and a radial groove that extends radially from the annular groove and communicates with a discharge passage that discharges fuel in the pressure accumulating chamber.At the same time, the valve member is fixed to the end of the valve stem by a reinforcing plate by laser welding.The present invention relates to a pressure accumulation type fuel injection device.
[0011]
In the accumulator fuel injection device according to the present invention, when the pressure of the working fluid in the accumulator is to be reduced, for example, when the operation is suddenly shifted from the high load operation to the low load operation, Based on the detection signal from the detection means for detecting the controller, the controller outputs a pressure reduction command signal for reducing the pressure of the working fluid in the pressure accumulating chamber. The pressure relief valve is opened by an actuator that operates based on the depressurization command signal to release the working fluid pressure in the accumulator and depressurize the fuel pressure in the accumulator. When the pressure in the accumulator is increased as in high load operation, the relief valve is closed. The relief valve has a self-sealing structure that is urged in the valve closing direction by the pressure action of the working fluid stored in the pressure accumulating chamber when the valve is closed, so that static leakage from the pressure accumulating chamber is reliably prevented. The
[0012]
The pressure relief valve is integrated with a valve stem portion that extends through a throat portion provided in a discharge passage for discharging fuel in the pressure accumulation chamber to the pressure accumulation chamber side of the discharge passage, and a tip of the valve stem portion. And a valve member comprising a valve body portion having a valve face that comes into contact with a valve seat formed in the inlet side opening of the throat portion when the valve is closed. Since the valve stem portion and the valve body portion were initially formed as separate bodies, it is possible to obtain a small-diameter and high-precision one. The combined valve member reduces the area of the portion that receives the fuel pressure. Therefore, the valve opening operating force when pushing the valve member at the time of valve opening becomes small.
  In addition, a pressure canceling recess is formed on either the valve seat or the valve face. The recess for pressure cancellation is a recess into which the pressure in the common rail is introduced. By forming the concave portion, the fuel pressure introduced into the concave portion acts so as to cancel the pressing force from the pressure receiving surface, so that the valve opening operating force when pushing out the valve member at the time of valve opening becomes small.
  The concave portion includes an annular groove formed in the valve seat or the valve face, and a radial groove that extends radially from the annular groove and communicates with a discharge passage that discharges fuel in the pressure accumulating chamber. When the recess is formed in the valve face of the valve body, the recess communicates with an annular groove formed in the valve face and a discharge passage that extends radially from the annular groove and discharges fuel in the pressure accumulating chamber. And radial grooves. The concave portion does not necessarily have a groove shape, but if the groove has such a shape, the seat of the valve body portion with respect to the valve seat is stabilized, and uneven wear of the valve seat or the like can be prevented.
  Further, the valve member is fixed to the end of the valve stem portion by a reinforcing plate by laser welding. The valve body part has a center hole, the tip of the valve stem part is fitted into the center hole, and a reinforcing plate is applied to the tip surface of the valve stem part and the opposite end face of the valve seat in the valve body part, It is preferable to integrate the valve stem portion, the valve main body and the reinforcing plate by laser welding. The reinforcing plate prevents cracks from occurring in the valve body and the valve stem.
[0016]
The pressure accumulation fuel injection device is a common rail fuel injection device in which the working fluid is fuel sent from a high pressure fuel pump as the pump, and the pressure accumulation chamber is a common rail for storing fuel.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a pressure relief valve used in an accumulator fuel injection apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the pressure relief valve shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view showing the valve body, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3, and FIG. In FIG. 4, the structure around the valve body is indicated by an imaginary line. Since the pressure accumulation type fuel injection device according to the present invention can use the one shown in FIG. 6 as the overall configuration, the description thereof will be omitted except for the structure of the pressure relief valve.
[0018]
  Referring to FIG. 1, a pressure relief valve 1 used in this accumulator type fuel injection device includes a male screw portion 3 formed at one end of a main body 2 and a base of a common rail 52.42The taper portion 4 formed at the tip of the male screw portion 3 is brought into liquid-tight contact with the taper hole portion 44 formed at the back of the screw hole portion 43. Thus, the common rail 52 is attached in a sealed state. A discharge passage 5 for discharging high-pressure fuel is formed in the main body 2 of the pressure relief valve 1, and the discharge passage 5 is connected to a high-pressure fuel reservoir chamber 45 formed in the common rail 52.
[0019]
A hollow hole 6 is formed in the main body 2 along the axis. The hollow hole 6 is provided with a control block 7 in which a main valve structure of the pressure relief valve 1 for opening and closing a discharge passage 5 to be described later is formed, and a pressing block 8 for pressing the control block 7. The actuator for operating the pressure relief valve 1 is an electromagnetic actuator 9 composed of an electromagnetic solenoid 10, which is attached to a fixed cap 11 by a solenoid block 12, and the fixed cap 11 is screwed into the outer periphery of the main body 2. Thus, the control block 7 and the pressing block 8 are attached in the main body 2 while being pressed into the hollow hole 6 by the solenoid block 12. The electromagnetic solenoid 10 operates in the left direction in FIG. 1 in response to a control signal from the controller 62, and drives the pressure relief valve 1 in the opening direction.
[0020]
The movement of the plunger 13 of the electromagnetic solenoid 10 is transmitted to the control member 14. The control member 14 is urged in a return direction by a return spring 15 interposed between the control block 14 and when the electromagnetic solenoid 10 is demagnetized, the control member 14 is returned to a non-operating position. , The pressure relief valve 1 is closed. When the electromagnetic solenoid 10 is energized, the control member 14 is moved to the operating position against the urging force of the return spring 15 to shift the pressure relief valve 1 to the open state. The control member 14 can repeat the reciprocating motion in the axial direction at a high speed by the operation of the electromagnetic solenoid 10. A discharge passage member 16 is attached to the outer periphery of the main body 2 by a fixing cap 11 in a sandwiched state. The discharge passage member 16 is formed with a discharge passage 17 that can communicate with the discharge passage 5 on the common rail 52 side through the pressure relief valve 1.
[0021]
FIG. 2 is an enlarged view showing details of the control block 7, the control member 14, and the valve member 25 of the pressure relief valve 1. The control block 7 is formed with a small-diameter valve inlet 20 that communicates with the discharge path 5 on the common rail 52 side on one side, and a large-diameter spring housing that houses one end of the return spring 15 on the other side. A small-diameter valve outlet 23 in which the head portion 27 of the valve stem 26 of the pressure relief valve 1 to be described later, and a medium-diameter control member guide portion 22 that slidably guides one end portion of the portion 21, the control member 14. Is formed. The valve inlet portion 20 and the valve outlet portion 23 are communicated with each other by a throat portion 24 having a minimum diameter.
[0022]
The valve structure portion of the pressure relief valve 1 includes a valve stem 26 having a head portion 27 that comes into contact with the control member 14 and a valve body 28 coupled to the end of the valve stem 26 by laser welding. The valve stem 26 constitutes the valve stem portion of the present invention, and the valve body 28 constitutes the valve body portion of the present invention. Since the return spring 15 accommodated in the spring accommodating portion 21 is interposed in a compressed state, it always applies a force for urging the control member 14 in a direction away from the valve stem 26. That is, the return spring 15 urges the pressure relief valve 1 in the valve closing direction. A discharge passage 18 extending in the radial direction is formed so as to open to the control member guide portion 22, and the discharge passage 18 is connected to the discharge passage 17 through a discharge passage 19 formed in the main body 2 in the radial direction. ing. The discharge paths 5, 17, 18, 19 and the throat section 24 constitute a leak path 38.
[0023]
The valve stem 26 is inserted through the throat hole 24 formed in the control member 14 leaving a slight gap and extends into the valve inlet 20. A valve body 28 that can be opened by shutting off the communication between the valve inlet 20 and the throat 24 is provided at the end of the valve stem 26. As shown in FIGS. 3 and 4, a central hole 29 is formed in the valve body 28, and a step portion 30 having a tapered surface is formed in the middle of the central hole 29. The valve stem 26 and the valve body 28 are manufactured separately. When the valve stem 26 and the center hole 29 of the valve body 28 are fitted, the stepped portion 30 and the narrow diameter portion of the valve stem 26 are engaged and positioned, and the lower end face 31 of the valve body 28 and the lower end face of the valve stem 26 are positioned. 32 (shown by an imaginary line in FIG. 4). The valve member 25 is integrated by laser welding with a reinforcing plate 33 applied to the lower end surface 31 of the valve body 28 and the lower end surface 32 of the valve stem 26 disposed through the valve body 28. The reinforcing plate 33 functions to prevent cracks from occurring in the valve body 28 and the valve stem 26 exposed to high pressure. Moreover, since the valve stem 26 and the valve body 28 are manufactured separately, the diameters of the valve stem 26 and the valve body 28 can be reduced. Accordingly, since the valve member 25 itself is downsized, the fuel pressure acting on the valve member 25 is small.
[0024]
The valve body 28 has a valve face 39 that is a conical tapered surface at the upper end of the cylindrical portion 36. The valve face 39 has a shape that fits exactly with a valve seat 40 having a conical concave surface formed in the opening of the throat portion 24 on the valve inlet portion 20 side. Therefore, when the electromagnetic solenoid 10 is demagnetized and the control member 14 is biased to the return position by the return spring 15, the valve element 28 is biased in the valve closing direction by the high fuel pressure of the common rail 52. That is, the pressure relief valve 1 has a self-sealing structure that is urged in the valve closing direction by the pressure action of the high-pressure fuel stored in the common rail 52 in the valve-closed state. As shown in FIGS. 3 and 4, the valve face 39 is formed with an annular groove 34 concentrically with the center hole 29. Radial grooves 35 are formed radially outward from the annular groove 34 at an equal angle. ing. That is, the radial grooves 35 are formed to be point symmetric. The radial groove 35 allows the annular groove 34 and the valve inlet portion 20 to communicate with each other, and the fuel pressure in the valve inlet portion 20, that is, in the common rail 52, can be guided to the annular groove 34. The fuel pressure introduced into the annular groove 34 acts as a force for pushing down the valve body 28 against the valve body 28 and acts so as to cancel the force pushing the valve body 28 against the valve seat 40. Accordingly, the force for pushing down the valve element 28 when the valve is opened is small, and even a small actuator can sufficiently function.
[0025]
When the electromagnetic solenoid 10 is not energized, that is, not driven, the valve member 25 is closed by the spring force applied by the return spring 15. In this state, the valve face 39 of the valve body 28 is in surface contact with the valve seat 40. The leak path 38 is closed by sitting in the state. When the electromagnetic solenoid 10 is excited, the valve stem 26 of the valve member 25 overcomes the spring force of the return spring 15 and is pushed leftward in FIGS. At this time, the valve face 39 of the valve body 28 is separated from the valve seat 40 and opens the opening on the valve inlet 20 side of the leak path 38, so that fuel flows and the fuel pressure in the common rail 52 is reduced between the throat 24 and the valve. It passes through the gap with the stem 26 and is released to the discharge path 17 through the discharge paths 18 and 19.
[0026]
  This embodiment is configured as described above and operates as follows. When electromagnetic solenoid 10 is not excitedReturnThe spring 15 urges the control member 14 to the right in the drawing. Since the high fuel pressure on the common rail 52 side acting on the valve inlet 20 acts on the valve body 28 to press the valve face 39 against the valve seat 40, the valve member 25 has the fuel pressure on the common rail 52. The leak path 38 is closed in a self-sealing state in which the sealing force increases as the height increases. In this state, high-pressure fuel from the common rail 52 cannot flow from the valve inlet portion 20 to the throat portion 24, and static leak of the common rail 52 can be prevented. Therefore, even when there is a request for increasing the pressure of the common rail 52 according to the operating state of the engine, the pressure of the common rail 52 can be rapidly increased.
  When a pressure reduction request is made to the common rail pressure according to the operating state of the engine, the controller 62 excites the electromagnetic solenoid 10,As shown in Figure 2The control member 14Until contact with the left end of the control member guide 22It is pushed to the left in FIG. 2 against the return spring 15. The control member 14 pushes the valve stem 26 of the valve member 25 to the left against the valve closing force based on the fuel pressure at the valve inlet 20, and causes the valve face 39 of the valve body 28 to be detached from the valve seat 40. Accordingly, the pressure relief valve 1 is opened, and the high-pressure fuel in the common rail 52 is discharged from the valve inlet portion 20 to the outside of the pressure relief valve 1 through the valve throat portion 24, the valve outlet portion 23, and the discharge passages 18, 19. The common rail pressure is rapidly reduced.
[0027]
  FIG. 5A shows the time change of the common rail pressure, FIG. 5B shows the time change of the deviation from the target common rail pressure, FIG. 5C shows the time change of the NOx generation rate in the exhaust gas, and the same ( d) represents the amount of smoke discharged. According to the present invention, since the pressure relief valve 1 is provided, the pressure relief valve 1 is provided as shown by B in FIG. 5A when the engine operating state is the common rail pressure reduction request state. Compared to the case indicated by C, the delay in the decrease in common rail pressure is prevented.StopIn addition, the fluctuation of the common rail pressure can be reduced. Further, when viewed from the deviation from the target common rail pressure shown in (b), according to the present invention in which the pressure relief valve 1 is provided, there is no significant change in the pressure deviation as indicated by D, but the pressure relief. If the valve 1 is not provided, pressure fluctuations occur as indicated by E and F. In addition, as shown by the occurrence rate of NOx in (c), when the pressure relief valve 1 is provided in the range of the time interval I (indicated by G), the pressure relief valve 1 is provided. Compared to the absence (indicated by H), NOx generation can be reduced by about 17%.
[0028]
Further, according to this accumulator fuel injection device, the annular groove 34 is formed concentrically with the center hole 29 in the valve face 39, and the radial groove 55 is formed radially outward from the annular groove 34. Therefore, the fuel pressure in the valve inlet 20 can be guided to the annular groove 34, and the valve body 28 receives the force in the valve opening direction by the fuel pressure introduced into the annular groove 34, so that it is smaller than the conventional one. The pressure relief valve 1 can be opened by force. Accordingly, not only the small electromagnetic solenoid 10 can be adopted, but also the power consumed by the electromagnetic solenoid 10 can be reduced.
[0029]
In the above-described embodiment, an example in which the valve stem 26 and the valve body 28 of the valve member 25 are integrated by laser welding via the reinforcing plate 33 has been described. Can be integrated into the valve body 28 by press-fitting the tip of the valve stem 26. In the above embodiment, the electromagnetic solenoid 10 is described as an example of the valve opening actuator 9. However, other means such as a piezoelectric element may be used.
[0030]
As described above, this pressure accumulation type fuel injection device has been described as a common rail type fuel injection device. However, an oil operation type in which the working fluid is oil fed from a high pressure oil pump as a pump and the pressure accumulation portion is a high pressure oil manifold for storing oil. Obviously, the present invention may be applied to a fuel injection device.
[0031]
【The invention's effect】
Since the pressure accumulation type fuel injection device according to the present invention is configured as described above, the higher the fuel pressure in the common rail, the stronger the fuel pressure is used as the closing force for closing the pressure relief valve. , Fuel leakage through the pressure relief valve can be avoided, the useless work burden on the high-pressure fuel pump can be avoided, and the common rail pressure can be increased early. Further, since the contact of the valve face with the valve seat is a surface contact, the surface pressure can be set to an appropriate value, and wear of the valve seat can be avoided. If the pressure relief valve is a poppet valve and the valve seat is composed of a tapered concave surface that abuts the valve body of the poppet valve, the pressure relief valve is stable by fitting the tapered surfaces even when turbulent fuel flow occurs. In addition, the valve can be operated quickly, and when the valve is closed, a sufficient seal can be obtained between the valve face and the valve seat to prevent fuel leakage.
[0032]
In addition, since the valve stem portion and the valve body portion are molded separately, a thin and accurate valve stem portion and valve body portion can be obtained. In the valve member manufactured by combining the two, the area of the portion that receives the fuel pressure is reduced. Therefore, since the opening force of the pressure relief valve can be small when the valve is opened, a small actuator can be used and power consumption can be reduced.
[0033]
  Also, a recess for introducing fuel pressure into the valve bodyButFormationBecauseThe fuel pressure introduced into the recess acts to cancel the force in the direction of closing the pressure relief valveIt will beThere is an advantage that the valve opening operation force can be further reduced. In addition, the concave portion extends radially outward from the annular groove formed in the valve face.Exhaust path for discharging fuel in the accumulator chamberConsists of radial grooves communicating withBecauseThere is an advantage that the seat of the valve body portion with respect to the valve seat is stable, and uneven wear of the valve seat or the like can be prevented. Further, when the valve stem portion and the valve body portion are integrated, if the valve stem portion and the valve body portion are integrated by laser welding via the reinforcing plate, the valve body portion and the valve stem portion are integrated by the reinforcing plate. There is an advantage that cracks can be prevented from occurring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a pressure relief valve used in an accumulator fuel injection device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the pressure relief valve shown in FIG.
3 is a plan view showing a valve body portion of the pressure relief valve shown in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view taken along a plane indicated by line AA in FIG.
FIG. 5 is a graph illustrating an operating state of the pressure accumulation type fuel injection device according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing a conventional accumulator fuel injection device.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a pressure relief valve used in a conventional accumulator fuel injection device.
[Explanation of symbols]
1 Pressure relief valve
2 body
5 discharge channel
7 Control block
9 Actuator
10 Electromagnetic solenoid
13 Plunger
14 Control members
15 Return spring
20 Valve inlet
23 Valve outlet
24 Throat
25 Valve member
26 Valve stem
28 Disc
29 Center hole
31 Lower end surface
32 Lower end surface
33 Reinforcement plate
34 Annular groove (concave)
35 Radial groove (recess)
38 Leak Road
39 Valve face
40 Valve seat
51 Injector
52 common rail
58 High pressure fuel pump
62 Controller
63 Pressure sensor
66 Leak Road

Claims (2)

ポンプから送り出される作動流体を貯溜する蓄圧室、前記蓄圧室から供給される作動流体の圧力作用に基づいて作動して燃料を燃焼室内に噴射するインジェクタ、エンジンの運転状態を検出する検出手段、前記検出手段からの検出信号に応じて前記インジェクタからの燃料噴射を制御するコントローラ、及び前記蓄圧室内の作動流体圧力を逃がす圧力逃がし弁を備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、前記コントローラは、前記検出信号に基づいて前記蓄圧室における作動流体の圧力を減圧するための減圧指令信号を出力するものであり、前記圧力逃がし弁は、閉弁状態では前記蓄圧室に貯溜された作動流体の圧力作用によって閉弁方向に付勢されるセルフシール構造に構成されていると共に、前記減圧指令信号に応答して作動するアクチュエータによって開弁して前記蓄圧室における作動流体圧力を減圧するものである蓄圧式燃料噴射装置において、
前記圧力逃がし弁は、前記蓄圧室内の作動流体を排出する排出路に備わるスロート部を貫通して前記排出路の前記蓄圧室側に延びた弁ステム部と、前記弁ステム部の先端に一体化されて設けられ且つ閉弁状態で前記スロート部の入口側開口部に形成された弁シートに対して接触する弁フェースを有する弁体部とから成る弁部材を有し、前記弁シート又は前記弁フェースのいずれか一方に圧力キャンセル用の凹部が形成されており、該凹部は、前記弁シート又は前記弁フェースに形成された環状溝と該環状溝から放射状に延びて前記蓄圧室内の作動流体を排出する排出路に連通する放射状溝とから構成されていると共に、前記弁部材は、補強プレートによって前記弁ステム部の端部に前記弁体部をレーザー溶接によって固着されていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
A pressure accumulating chamber for accumulating working fluid delivered from a pump; an injector that operates based on a pressure action of the working fluid supplied from the pressure accumulating chamber to inject fuel into the combustion chamber; A pressure-accumulation fuel injection apparatus comprising a controller for controlling fuel injection from the injector in response to a detection signal from a detection means, and a pressure relief valve for releasing the working fluid pressure in the pressure-accumulation chamber, wherein the controller A pressure reducing command signal for reducing the pressure of the working fluid in the pressure accumulating chamber is output based on a detection signal, and the pressure relief valve has a pressure action of the working fluid stored in the pressure accumulating chamber in a closed state. The actuator is configured in a self-sealing structure that is urged in the valve closing direction by the actuator, and operates in response to the pressure reducing command signal. In an accumulator fuel injection system is intended for reducing the operating fluid pressure in the accumulator chamber opened by motor,
The pressure relief valve is integrated with a valve stem portion that extends through a throat portion provided in a discharge path for discharging the working fluid in the pressure accumulation chamber to the pressure accumulation chamber side of the discharge path, and a tip of the valve stem portion. And a valve member comprising a valve body portion having a valve face that comes into contact with a valve seat formed at an inlet side opening of the throat portion in a closed state, and the valve seat or the valve A concave part for pressure cancellation is formed in one of the faces, and the concave part extends radially from the annular groove formed in the valve seat or the valve face and allows the working fluid in the pressure accumulating chamber to flow. together it is composed of a radial groove communicating with the discharge passage for discharging, the valve member, especially that it is fixed by laser welding the valve body portion at an end portion of the valve stem by the reinforcing plate Accumulator fuel injection apparatus according to.
前記蓄圧式燃料噴射装置は、前記作動流体を前記ポンプとしての高圧燃料ポンプから送り出される燃料とし、前記蓄圧部を燃料を貯溜するコモンレールとしたコモンレール式燃料噴射装置であることを特徴とする請求項1に記載の蓄圧式燃料噴射装置。The pressure accumulation fuel injection device is a common rail fuel injection device in which the working fluid is fuel sent from a high pressure fuel pump as the pump, and the pressure accumulation portion is a common rail for storing fuel. The pressure accumulation type fuel injection device according to 1.
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